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鈮錠
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高溫合金世界上很大一部份鈮以純金屬態(tài)或以高純度鈮鐵和鈮鎳合金的形態(tài),用于生產(chǎn)鎳、鉻和鐵基高溫合金。這些合金可用于噴射引擎、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭組件、渦輪增壓器和耐熱燃燒器材。鈮在高溫合金的晶粒結(jié)構(gòu)中會(huì)形成γ''相態(tài)。這類合金一般含有最高6.5%的鈮。Inconel 718合金是其中一種含鈮鎳基合金,各元素含量分別為:鎳50%、鉻18.6%、鐵18.5%、鈮5%、鉬3.1%、鈦0.9%以及鋁0.4%。應(yīng)用包括作為高端機(jī)體材料,如曾用于雙子座計(jì)劃。[3] C-103是一種鈮合金,它含有89%的鈮、10%的鉿和1%的鈦,可用于液態(tài)火箭推進(jìn)器噴管,例如阿波羅登月艙的主引擎。阿波羅服務(wù)艙則使用另一種鈮合金。由于鈮在400°C以上會(huì)開(kāi)始氧化,所以為了防止它變得易碎,須在其表面涂上保護(hù)涂層。[3] 鈮基合金C-103合金是1960年代初由華昌公司和波音公司共同研發(fā)的鈮合金。由于冷戰(zhàn)和太空競(jìng)賽的緣故,杜邦、美國(guó)聯(lián)合碳化物、通用電氣等多個(gè)美國(guó)公司都在同時(shí)研發(fā)鈮基合金。鈮和氧容易反應(yīng),所以生產(chǎn)過(guò)程需在真空或惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行,這大大增加了成本和難度。真空電弧重熔(VAR)和電子束熔煉(EBM)是當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的生產(chǎn)過(guò)程,促使了各種鈮合金的發(fā)展。1959年起,研究項(xiàng)目在測(cè)試了“C系”(可能取了舊名鈳“Columbium”的首字母)中共256種鈮合金后,終于制得了C-103。這些合金都可熔化成顆粒狀或片狀。華昌當(dāng)時(shí)擁有從核級(jí)鋯合金提煉而成的鉿元素,并希望發(fā)展它的商業(yè)應(yīng)用。C系中擁有所謂103成份比例的Nb-10Hf-1Ti合金在可模鍛性和高溫屬性之間有著最佳的平衡,因此華昌于1961年利用VAR和EBM方法生產(chǎn)了首批500磅C-103合金,應(yīng)用于渦輪引擎部件和液態(tài)金屬換熱器。同期的其他鈮合金還有:芬斯蒂爾冶金公司的FS85(Nb-10W-28Ta-1Zr)、華昌和波音的Cb129Y(Nb-10W-10Hf-0.2Y)、聯(lián)合碳化物的Cb752(Nb-10W-2.5Zr)及蘇必利爾管道公司的Nb1Zr。 |